NO343641B1

NO343641B1 - Submarine device for conveying fluids from a subsea wellbore

Info

Publication number: NO343641B1
Application number: NO20111576A
Authority: NO
Inventors: Frank Adamek
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2019-04-15
Also published as: MY159194A; GB2486054B; US20110067880A1; AU2011253572B2; GB2486054A; GB201120136D0; BRPI1104865B1; BRPI1104865A2; CN102536135B; AU2011253572A1; SG181255A1; US8783362B2; CN102536135A; NO20111576A1

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTEDE SØKNADER CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[0001] Denne søknad er en nyinnlevering med prioritet av og krever prioritet fra samverserende US-søknad med serie nr.12/332817, innlevert 11. desember 2008, idet den fulle offentliggjøring av denne innlemmes som referanse heri. [0001] This application is a new filing with priority of and claims priority from the concurrent US application with series no. 12/332817, filed on 11 December 2008, the full publication of which is incorporated as a reference herein.

BAKGRUNN BACKGROUND

1. Oppfinnelsens område 1. The scope of the invention

[0002] Den innretning som her beskrives vedrører generelt produksjonen av olje og gass. Mer spesifikt, den innretning som her beskrives vedrører en ekspanderbar og/eller sammentrekkbar strekkeinnretning for en tilknytningsanordning. [0002] The device described here generally relates to the production of oil and gas. More specifically, the device described here relates to an expandable and/or contractible stretching device for a connection device.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk 2. Description of Related Art

[0003] US2010/0147530A1 omtaler en tilbakekoblingsforbindelse mellom en offshore-produksjonsplattform og et brønnhode på sjøbunnen som har et stigerør og et rørutvidbart og sammentrekkbart element innen stigerøret. Det utvidbare og sammentrekkbare elementet kompenserer for aksialbevegelse innen stigererøret idet aksialstrekk opprettholdes i stigerøret. Det utvidbare og sammetrekkbare elementet er av uni-legemekonstruksjon med en vegg konfigurert for tilsvarende å utvide og trekke seg sammen for å kompensere for stigerørsbevegelse. I tverrsnitt omfatter elementveggen folder som kan formes med vekslende slisser dannet i den indre og ytre veggoverflate eller en bølgende overflate. [0003] US2010/0147530A1 discloses a feedback connection between an offshore production platform and a wellhead on the seabed having a riser and a pipe expandable and contractible element within the riser. The expandable and contractible element compensates for axial movement within the riser as axial tension is maintained in the riser. The expandable and retractable member is of uni-body construction with a wall configured to correspondingly expand and contract to compensate for riser movement. In cross-section, the element wall comprises folds that can be shaped with alternating slits formed in the inner and outer wall surface or a wavy surface.

[0004] Enkelte offshore-plattformer har et produksjonsventiltre eller -trær ovenfor havets overflate på plattformen. I denne konfigurasjonen strekker en fôringsrørstreng seg fra plattformhuset til et undersjøisk brønnhodehus anordnet på havbunnen. Produksjonsfôringsrør innsatt i brønnboringen bæres på den undersjøiske bunnen av en henger i det undersjøiske huset. Fôringsrørstrengen mellom det undersjøiske brønnhodehus og brønnhodehuset på overflaten strekkes for å hindre bøying, som kan forårsakes av termisk ekspansjon fra oppvarmede brønnboringsfluider eller vibrasjon fra påførte sidelaster. I tillegg blir strengens lengde eller høyde typisk justert for å plassere eller lande den øvre fôringsrørhenger inne i et overflatebrønnhode. [0004] Some offshore platforms have a production valve tree or trees above the surface of the sea on the platform. In this configuration, a casing string extends from the platform housing to a subsea wellhead housing located on the seabed. Production casing inserted in the wellbore is carried on the subsea floor by a trailer in the subsea casing. The casing string between the subsea wellhead casing and the surface wellhead casing is stretched to prevent bending, which can be caused by thermal expansion from heated wellbore fluids or vibration from applied lateral loads. In addition, the length or height of the string is typically adjusted to position or land the upper casing hanger inside a surface wellhead.

[0005] En rørdelanordning kan være festet til fôringsrørstrengen og brukes til å strekke fôringsrørstrengen og justere dens lengde. Rørdelanordningene omfatter typisk et par av sammenførte hus som respons på en påført kraft er mekanisk inntrekkbare i lengde. De justerbare rørdelanordninger er forbundet i linjen inne i strengen eller på sin øvre ende, og, når de trekkes inn, overfører en strekk-kraft på fôringsrørstrengen, og ved hjelp av sin inntrekking avkorter fôringsrørstrengens lengde. [0005] A tubing assembly may be attached to the casing string and used to stretch the casing string and adjust its length. The pipe assemblies typically comprise a pair of joined housings which, in response to an applied force, are mechanically retractable in length. The adjustable tubing assemblies are connected in-line within the string or at its upper end, and, when retracted, impart a tensile force to the casing string, and by its retraction shorten the length of the casing string.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

[0006] Målet med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en undersjøisk anordning for å føre fluider fra en undersjøisk brønnboring, karakterisert ved at den omfatter: [0006] The aim of the present invention is achieved by a subsea device for conveying fluids from a subsea wellbore, characterized in that it comprises:

et ytre rør innsatt i en åpning i brønnboringen; an outer tube inserted into an opening in the wellbore;

en henger montert på en nedre ende av det ytre rør; a hanger mounted on a lower end of the outer tube;

en fôriringsrørstreng som henger ned fra hengeren inn i brønnboringen; og et aksialt ekspanderbart og kompenserende organ anordnet langs et parti av fôringsrørstrengen med en vegg med undulasjoner som omfatter en rekke av spalter langs en lengde av veggen vekslende dannet omkring en indre omkrets og omkring en ytre omkrets av veggen, hver spalte ligger i et plan vesentlig perpedikulært til en akse av det kompenserende organ, spalten danner en rekke av utkragere langs en lengde av legemet som er bøybare når legemet er aksialt sammentrykket og som er bøybare når legemet er aksialt forlenget, slik at når fôringsrøret over det kompenserende organ er opplaget i strekk overfører legemet strekket til fôringsrøret under det kompenserende organ. a casing string hanging down from the hanger into the wellbore; and an axially expandable and compensating member arranged along a portion of the feed tube string having a wall with undulations comprising a series of slits along a length of the wall alternately formed around an inner circumference and about an outer circumference of the wall, each slit lying in a plane substantially perpendicular to an axis of the compensating member, the slot forming a series of cantilevers along a length of the body which are bendable when the body is axially compressed and which are bendable when the body is axially extended, so that when the feed tube above the compensating member is laid in tension transfers the stretched body to the feeding tube below the compensating organ.

[0007] Foretrukne utførelsesformer av den undersjøiske anordning er videre uttrykket i kravene 2 til og med 10. [0007] Preferred embodiments of the underwater device are further expressed in claims 2 to 10 inclusive.

[0008] Det offentliggjøres her en undersjøisk anordning for å føre fluider fra en undersjøisk brønnboring. I en eksemplifiserende utførelse utgjøres den undersjøiske anordning av et rørformet organ som er innsatt i brønnboringen. En henger er montert på en nedre ende av det rørformede organ for å bære en fôringsrørstreng i brønnboringen. Et aksialt ekspanderbart og sammentrekkbart organ er dannet i fôringsrørstrengen, slik at når fôringsrørstrengen ekspanderer eller trekker seg sammen aksialt, kan det aksialt ekspanderbare og sammentrekkbare organ absorbere ekspansjonen eller sammentrekkingen, slik at spenninger ikke overføres på hengeren. I en eksemplifiserende utførelse er det ekspanderbare og sammentrekkbare organ laget av en rørformet gjenstand i et legeme, hvor en vegg av den rørformede gjenstand ekspanderer og trekker seg sammen aksialt i et større omfang per lineære inkrement enn fôringsrørstrengen. Veggen av det aksialt ekspanderbare og sammentrekkbare organ har valgfritt en serie av spalter langs veggens lengde alternerende dannet omkring veggens indre omkrets og omkring veggens ytre omkrets; idet hver spalte kan ligge i et plan hovedsakelig perpendikulært på en akse i organet. I en alternativ utførelse inkluderer det ekspanderbare og sammentrekkbare organ ringformede foldbare segmenter koaksialt stablet langs en akse i organet. De foldbare segmenter kan valgfritt ha et "S"-formet tverrsnitt, og segmentets ytre og indre diameter kan variere langs organets aksiale lengde. I et annet alternativ har det ekspanderbare og sammentrekkbare organ en vegg med en belglignende form eller kan være en heliks som danner et korrugert mønster langs en overflate av brønnen. Det kan valgfritt være inkludert en støttehylse som omskriver i det minste et parti av det ekspanderbare og sammentrekkbare organ. I en eksemplifiserende utførelse er den rørformede gjenstand et lederør montert i et brønnhodehus satt på havets overflate. Den rørformede gjenstand er alternativt et lederør montert på havets overflate, og hengeren er nedenfor en slamlinje på havbunnen. [0008] A subsea device for conveying fluids from a subsea wellbore is disclosed here. In an exemplifying embodiment, the subsea device consists of a tubular body which is inserted in the wellbore. A hanger is mounted on a lower end of the tubular member for carrying a casing string in the wellbore. An axially expandable and contractible member is formed in the casing string so that when the casing string expands or contracts axially, the axially expandable and contractible member can absorb the expansion or contraction so that stresses are not transferred to the hanger. In an exemplary embodiment, the expandable and contractible member is made of a tubular object in a body, where a wall of the tubular object expands and contracts axially to a greater extent per linear increment than the feed tube string. The wall of the axially expandable and contractible member optionally has a series of slits along the length of the wall alternately formed around the inner circumference of the wall and around the outer circumference of the wall; in that each slot can lie in a plane substantially perpendicular to an axis in the body. In an alternative embodiment, the expandable and contractible member includes annular foldable segments coaxially stacked along an axis of the member. The foldable segments may optionally have an "S"-shaped cross-section, and the outer and inner diameter of the segment may vary along the axial length of the member. In another alternative, the expandable and contractible member has a wall with a bellows-like shape or may be a helix that forms a corrugated pattern along a surface of the well. Optionally, a support sleeve may be included which circumscribes at least a portion of the expandable and contractible member. In an exemplary embodiment, the tubular object is a conduit mounted in a wellhead housing set on the surface of the sea. Alternatively, the tubular object is a conduit mounted on the surface of the sea, and the hanger is below a mudline on the seabed.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0009] Enkelte av trekkene og fordelene ved den foreliggende oppfinnelse har blitt angitt, andre vil klart fremgå ettersom beskrivelsen går fremover når den sees sammen med de ledsagende tegninger, hvor: [0009] Some of the features and advantages of the present invention have been indicated, others will become clear as the description progresses when viewed together with the accompanying drawings, in which:

[0010] Figur 1 er et sideriss av en offshore-plattform med en fôringsrørstreng som strekker seg til havbunnen, idet fôringsrørstrengen har en strekkeinnretning. [0010] Figure 1 is a side view of an offshore platform with a casing string that extends to the seabed, the casing string having a tensioning device.

[0011] Figur 2 er et gjennomskåret sideriss av en utførelse av en strekkeinnretning. [0011] Figure 2 is a cross-sectional side view of an embodiment of a stretching device.

[0012] Figur 3 viser et forstørret parti av strekkeinnretningen på fig.2. [0012] Figure 3 shows an enlarged part of the stretching device in fig.2.

[0013] Figur 4 er et gjennomskåret sideriss av en alternativ utførelse av en strekkeinnretning. [0013] Figure 4 is a sectional side view of an alternative embodiment of a stretching device.

[0014] Figur 5 er et perspektivisk snittriss av en alternativ utførelse av en strekkeinnretning. [0014] Figure 5 is a perspective sectional view of an alternative embodiment of a stretching device.

[0015] Figur 6 er et sideriss i snitt av en utførelse av en strekkeinnretning som har en ytre støttehylse. [0015] Figure 6 is a side view in section of an embodiment of a stretching device which has an outer support sleeve.

[0016] Figur 7 er et partielt sidesnittriss av en eksemplifiserende utførelse av en undersjøisk brønnhodeanordning som har en streng av fôringsrør som inkluderer en bevegelseskompensator. [0016] Figure 7 is a partial side sectional view of an exemplary embodiment of a subsea wellhead assembly having a string of casing that includes a motion compensator.

[0017] Figur 8 er et partielt sidesnittriss av en eksemplifiserende utførelse av en undersjøisk brønn med en streng av fôringsrør som inkluderer en bevegelseskompensator. [0017] Figure 8 is a partial side sectional view of an exemplary embodiment of a subsea well with a string of casing that includes a motion compensator.

[0018] Selv om oppfinnelsen vil bli beskrevet i forbindelse med de foretrukne utførelser, vil det forstås at det ikke er meningen å begrense oppfinnelsen til denne utførelse. Tvert imot er det meningen å dekke alle alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter, som kan inkluderes innenfor oppfinnelsens ide og omfang slik dette er angitt i de vedføyde krav. [0018] Although the invention will be described in connection with the preferred embodiments, it will be understood that it is not intended to limit the invention to this embodiment. On the contrary, it is intended to cover all alternatives, modifications and equivalents, which can be included within the idea and scope of the invention as indicated in the appended claims.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0019] Den foreliggende oppfinnelsen vil nå heretter bli mer fullstendig beskrevet med henvisning til de ledsagende tegninger, hvor utførelser av oppfinnelsen er vist. Denne oppfinnelse kan imidlertid gis konkret form i mange forskjellige former, og skal ikke fortolkes som begrenset til de illustrerte utførelser som her fremsatt; snarere er disse utførelser tilveiebrakt slik at denne offentliggjøring skal være grundig og fullstendig, og fullstendig vil overbringe omfanget av oppfinnelsen til de som har fagkunnskap innen teknikken. Like tall viser gjennomgående til like elementer. [0019] The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, where embodiments of the invention are shown. This invention can, however, be given concrete form in many different forms, and should not be interpreted as limited to the illustrated embodiments presented here; rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Equal numbers consistently refer to equal elements.

[0020] Det vises nå til fig.1, hvor det er tilveiebrakt et eksempel på en offshoreplattform 20 i et sideriss. Offshore-plattformen 20 omfatter et dekk 22 som befinner seg ovenfor nivået for haverts overflate 21, med en boretårnstruktur 24 festet på toppen av dekket 22. Bærende ben 26 strekker seg fra bunnen av dekket 22 og er festet på havbunnen 28. Et undersjøisk brønnhode 30 er dannet over en brønnboring 31. En tilknytningsfôringsstreng 34 strekker seg oppover fra det undersjøiske brønnhode 30 og er sammenkoblet med et overflatebrønnhode 32 anordnet inne i dekket 22. Et rørformet kompenserende organ 36 er innsatt på linje med fôringsrørstrengen 34. Det kompenserende organ 36 kan være integrert tildannet inne i tilknytnings-fôringsrørstrengen 34. Det kompenserende organ 36 kan valgfritt være dannet separat fra tilknytnings-fôringsrørstrengen 34, og senere innfestet deri, så som med en sveis, gjenget forbindelse eller flenset forbindelse. Det kompenserende organ 36 kan kompensere for forandringer av lengden av tilknytnings-fôringsrørstrengen 34, under opprettholdelse av en hovedsakelig konstant aksial spenning i tilknytnings-fôringsrørstrengen 34. Det kompenserende organ 36 kan valgfritt i en ende være forbundet til den avsluttende øvre eller nedre ende av stigerøret 34, og i sin andre ende være forbundet enten til overflatebrønnhodet 32 eller det undersjøiske brønnhodet 30. Det kompenserende organ 36 kan være koblet sammen med et ethvert stigerør, og er ikke begrenset til å brukes sammen med en tilknytnings-fôringsrørstreng. Det kompenserende organ 36 kan utsettes for sjøvannet eller det kan være innelukket inne i ytterligere fôringsrørstrenger. Andre eksempler inkluderer produksjonsrør, undersjøiske overføringsledninger, undersjøiske forbindelsesledningsforbindelser, og rørformede organer innsatt inne i en brønnboring. [0020] Reference is now made to fig. 1, where an example of an offshore platform 20 is provided in a side view. The offshore platform 20 comprises a deck 22 located above the level of the seabed surface 21, with a derrick structure 24 attached on top of the deck 22. Supporting legs 26 extend from the bottom of the deck 22 and are attached to the seabed 28. A subsea wellhead 30 is formed above a wellbore 31. A connecting casing string 34 extends upwards from the subsea wellhead 30 and is interconnected with a surface wellhead 32 arranged inside the casing 22. A tubular compensating member 36 is inserted in line with the casing string 34. The compensating member 36 can be integrally formed within the connecting casing string 34. The compensating member 36 may optionally be formed separately from the connecting casing string 34, and later attached therein, such as with a weld, threaded connection or flanged connection. The compensating member 36 can compensate for changes in the length of the connecting conduit string 34, while maintaining a substantially constant axial tension in the connecting conduit string 34. The compensating member 36 can optionally be connected at one end to the terminating upper or lower end of the riser 34, and at its other end be connected either to the surface wellhead 32 or the subsea wellhead 30. The compensating member 36 can be connected to any riser, and is not limited to being used together with a connecting casing string. The compensating body 36 can be exposed to the seawater or it can be enclosed in further feeding pipe strings. Other examples include production pipes, subsea transmission lines, subsea interconnectors, and tubular bodies inserted inside a wellbore.

[0021] Det kompenserende organ 36 er aksialt kompressibelt eller aksialt ekspanderbart som respons på en påført aksialkraft. Organet 36 komprimeres eller ekspanderer avhengig av størrelsen av den påførte kraft og dens retning. Som påpekt ovenfor, en tilknytnings-fôringsrørstreng 34 forblir typisk i strekk under operasjon. Organet 36 kan følgelig komprimeres som respons på forlengelse av fôringsrørstrengen 34 (eller et annet stigerør) uten å fjerne strekk fra fôringsrørstrengen. [0021] The compensating member 36 is axially compressible or axially expandable in response to an applied axial force. The member 36 is compressed or expanded depending on the magnitude of the applied force and its direction. As noted above, an attachment casing string 34 typically remains in tension during operation. Accordingly, the member 36 can be compressed in response to extension of the casing string 34 (or another riser) without removing tension from the casing string.

[0022] Det vises nå til fig.2, hvor det illustreres et snittriss av en utførelse av det kompenserende organ 36. I denne utførelse inkluderer det kompenserende organ 36 et legeme 37 og ledepartier 39. Ledepartiene 39 strekker seg fra motsatte ender av legemet 37 for forbindelse av legemet 37 til fôringsrørstrengen 34. [0022] Reference is now made to fig. 2, where a sectional view of an embodiment of the compensating body 36 is illustrated. In this embodiment, the compensating body 36 includes a body 37 and guide parts 39. The guide parts 39 extend from opposite ends of the body 37 for connecting the body 37 to the feed tube string 34.

Gjengede forbindelser 41 er vist på den frie ende av ledepartiene 39; sveiser eller flenser kan imidlertid brukes for forbindelse til fôringsrørstrengen 34. Når det er dannet i ett med fôringsrørstrengen 34, kan det kompenserende organ 36 valgfritt ikke inkludere spesifikke forbindelser til fôringsrørstrengen 34. Legemet 37 går over fra en mindre tykkelse i umiddelbar nærhet av ledepartiene 39 til en større tykkelse langs sitt midtparti, for å danne en vegg 38 mellom overgangene. Tverrsnittet av veggen 38 har kontur som et gjentagende "S"- eller "Z"-formet mønster. Mønsteret kan være dannet ved tildanning av spalter 40 inn i den indre og ytre omkrets av veggen 38. Strategisk alternering av spaltene 40 mellom veggens 38 indre overflate og veggens 38 ytre overflate langs legemets 37 akse AX danner det "S"/"Z"-formede mønster. Threaded connections 41 are shown on the free end of guide portions 39; however, welds or flanges may be used for connection to the casing string 34. When integrally formed with the casing string 34, the compensating member 36 may optionally not include specific connections to the casing string 34. The body 37 transitions from a smaller thickness in close proximity to the guide portions 39 to a greater thickness along its central portion, to form a wall 38 between the transitions. The cross section of wall 38 is contoured as a repeating "S" or "Z" shaped pattern. The pattern can be formed by creating slits 40 into the inner and outer circumference of the wall 38. Strategic alternation of the slits 40 between the inner surface of the wall 38 and the outer surface of the wall 38 along the axis AX of the body 37 forms the "S"/"Z"- shaped pattern.

[0023] Inkorporering av spaltene 40 endrer veggens 38 tverrsnittsstruktur. Som illustrert i et forstørret riss på fig.3, veggens 38 tverrsnitt omfatter en serie av organer 44 som hver har et stegelement 46 fra hver ende og som strekker seg derfra i en motsatt retning. Forbindelsen av organet 44 til stegelementet 46 er analog til en utkragende forbindelse C. Organene 44 er vist innrettet hovedsakelig parallelle med hverandre anordnet perpendikulært på stegelementene 46 og legemets 37 akse AX. Det finnes imidlertid andre utførelser hvor ett eller flere organer er anordnet på skrå i forhold til ett eller flere av de andre organer 44, på skrå i forhold til ett eller flere av stegelementene 46, eller på skrå i forhold til legemets 37 akse AX. Ett eller flere stegelementer 46 kan valgfritt stå på skrå i forhold til legemets 37 akse AX. [0023] Incorporation of the slits 40 changes the cross-sectional structure of the wall 38. As illustrated in an enlarged view in Fig.3, the cross-section of the wall 38 comprises a series of members 44 each having a step element 46 from each end and extending from there in an opposite direction. The connection of the member 44 to the step element 46 is analogous to a cantilever connection C. The members 44 are shown arranged essentially parallel to each other arranged perpendicular to the step elements 46 and the axis AX of the body 37. There are, however, other designs where one or more members are arranged at an angle in relation to one or more of the other members 44, at an angle in relation to one or more of the step elements 46, or at an angle in relation to the axis AX of the body 37. One or more step elements 46 can optionally be inclined in relation to the axis AX of the body 37.

[0024] Ulikt et massivt rør, en aksial kraft F initialt påført på veggen 38 frembringer ikke en jevnt fordelt spenning over veggens tykkelse. Isteden konsentreres den resulterende spenning ved de utkragende forbindelser C mellom organet 44 og stegelementet 46, slik at det utøves et bøyemoment B omkring forbindelsen C. Et tilstrekkelig bøyemoment B på et organ 44 bøyer organet 44 av mot en tilgrensende spalte 40, hvilket i sin tur forkorter veggen 38 og lengden av organet 36. På lignende vis, en aksial kraft påført i en retning motsatt kraften F frembringer motsatt orienterte bøyemomenter som øker bredden av spalten 40, for å forlenge organet 36. Det skal påpekes at konfigurasjonen av det kompenserende organ 36 som her er beskrevet er designet til å bøye av, enten i kompresjon eller strekk, før påførte krefter får stigerøret 34 eller andre komponenter til å nærme seg flytegrensen. Som sådan ekspanderes eller komprimeres det kompenserende organ 36 ved et lineært inkrement som er mindre enn den lineære ekspansjon / kompresjon av stigerøret. [0024] Unlike a solid pipe, an axial force F initially applied to the wall 38 does not produce a uniformly distributed stress across the thickness of the wall. Instead, the resulting stress is concentrated at the cantilevered connections C between the member 44 and the step element 46, so that a bending moment B is exerted around the connection C. A sufficient bending moment B on a member 44 bends the member 44 towards an adjacent slot 40, which in turn shortens the wall 38 and the length of the member 36. Similarly, an axial force applied in a direction opposite to the force F produces oppositely oriented bending moments that increase the width of the slot 40, to lengthen the member 36. It should be noted that the configuration of the compensating member 36 described herein is designed to deflect, either in compression or tension, before applied forces cause the riser 34 or other components to approach the yield point. As such, the compensating member 36 is expanded or compressed by a linear increment less than the linear expansion/compression of the riser.

[0025] På grunn av den dynamiske karakter av det ekspanderende og sammentrekkende stigerør 34, bør materialet i veggen 38 være tilstrekkelig deformerbart til å ta imot slik dynamisk belastning; hvor deformasjonen kan være elastisk eller plastisk. Som kjent, antallet av organer 44 som bøyes av, og hvor mye, avhenger av størrelsen av kraften F, dimensjonene av veggen 38 og spalten 40, og materialet i veggen 38. Materialet i legemet 37, dimensjonene av spalten 40, antallet spalter 40 og tykkelsen av veggen 38 avhenger av de forventede driftsbetingelser for tilknytningsinnfestingen. De som har fagkunnskap innen teknikken er imidlertid i stand til å estimere disse variabler. I den viste utførelse omfatter legemet 37 primært et enkelt organ med en-legeme konstruksjon. I denne utførelse er det legemet 37 i seg selv som ekspanderer og trekker seg sammen for å opprettholde stigerørets strekk uten relativ bevegelse mellom to eller flere sammenkoblede organer. [0025] Due to the dynamic nature of the expanding and contracting riser 34, the material in the wall 38 should be sufficiently deformable to accommodate such dynamic loading; where the deformation can be elastic or plastic. As is known, the number of members 44 that are deflected, and how much, depends on the magnitude of the force F, the dimensions of the wall 38 and slot 40, and the material of the wall 38. The material of the body 37, the dimensions of the slot 40, the number of slots 40 and the thickness of the wall 38 depends on the expected operating conditions for the attachment attachment. However, those skilled in the art are able to estimate these variables. In the embodiment shown, the body 37 primarily comprises a single body with a one-body construction. In this embodiment, it is the body 37 itself that expands and contracts to maintain the stretch of the riser without relative movement between two or more connected members.

[0026] Figur 4 viser et alternativt kompenserende organ 36a i et sidesnittriss. I denne utførelse inkluderer det kompenserende organ 36a et legeme 37a, ledepartier 39a for innfesting av legemet 37a til stigerøret 34, og en vegg 38a mellom overganger tilgrensende ledepartiene 39a. I denne utførelse illustrerer veggens 38a tverrsnitt en serie av folder som ligner en repeterende serie av undulasjoner 50. Undulasjonene 50 har et generelt "U"-formet tverrsnitt omfattende et første og annet parti orientert generelt perpendikulært på legemets 37a akse AX' sammenføyd med et basisparti, hvor basispartiet går generelt parallelt med legemets 37a AX'. Rom 52 er avgrenset i området mellom hvert respektive første og annet parti. [0026] Figure 4 shows an alternative compensating device 36a in a side sectional view. In this embodiment, the compensating body 36a includes a body 37a, guide parts 39a for attaching the body 37a to the riser 34, and a wall 38a between transitions adjacent to the guide parts 39a. In this embodiment, the wall 38a cross section illustrates a series of folds resembling a repeating series of undulations 50. The undulations 50 have a generally "U" shaped cross section comprising a first and second portion oriented generally perpendicular to the body 37a axis AX' joined by a base portion , where the base portion runs generally parallel to the body 37a AX'. Room 52 is delimited in the area between each respective first and second lot.

[0027] Med fortsatt henvisning til fig.4, foldene omskriver legemet 37a sin akse AX' i ringformede seksjoner sekvensielt stablet langs lengden av legemet 37a; de ringformede seksjoner ligger i et plan hovedsakelig perpendikulært på aksen AX'. I likhet med veggen 38 på fig.2, veggen 38a på fig.4 kan respondere på ekspansjonen eller sammentrekking av fôringsrørstrengen 34 ved korresponderende ekspandering eller sammentrekking under opprettholdelse av tilstrekkelig strekk i fôringsrørstrengen 34. Alternativt er det kompenserende organ 36a sin vegg 38a på fig.4 formet til en belg eller belglignende struktur. I en annen utførelse er foldene dannet av et par helikser med aksial innbyrdes avstand aksialt tildannet i den indre og ytre vegg 38a sin omkrets. Heliksene gjennomløper i omkretsretningen legemet 37a som strekker seg mellom overgangene. [0027] With continued reference to Fig.4, the folds circumscribe the body 37a's axis AX' in annular sections sequentially stacked along the length of the body 37a; the annular sections lie in a plane substantially perpendicular to the axis AX'. Similar to the wall 38 of Fig. 2, the wall 38a of Fig. 4 can respond to the expansion or contraction of the feed pipe string 34 by corresponding expansion or contraction while maintaining sufficient tension in the feed pipe string 34. Alternatively, the compensating member 36a its wall 38a of Fig. .4 shaped into a bellows or bellows-like structure. In another embodiment, the folds are formed by a pair of helices with an axial mutual distance axially formed in the circumference of the inner and outer wall 38a. The helices run in the circumferential direction through the body 37a which extends between the transitions.

[0028] I et perspektivisk snittriss på fig.5 vises det et parti av en annen utførelse av et bevegelseskompenserende organ 36b. I denne utførelse er heliske spor 54, 56 dannet langs legemet 37b. Mer spesifikt er et indre helisk spor 54 dannet på den indre overflate av veggen 38b, med et korresponderende ytre helisk spor 56 dannet langs den ytre overflate av veggen 38b. Sporene 54, 56 er vist forskjøvet langs organet 36b sin akse AX, slik at det dannes et "S"- eller "Z"-formet tverrsnitt lignende utførelsen på fig.2. Det finnes utførelser som har et enkelt helisk spor, på overflaten enten av den indre eller ytre vegg 38b. Legemet 37b kan valgfritt omfatte flere heliske spor langs sine overflater, dvs. indre, ytre eller begge. [0028] In a perspective sectional view of Fig. 5, a part of another embodiment of a movement compensating device 36b is shown. In this embodiment, helical grooves 54, 56 are formed along the body 37b. More specifically, an inner helical groove 54 is formed on the inner surface of wall 38b, with a corresponding outer helical groove 56 formed along the outer surface of wall 38b. The grooves 54, 56 are shown shifted along the axis AX of the member 36b, so that an "S"- or "Z"-shaped cross-section similar to the embodiment in fig.2 is formed. There are designs which have a single helical groove, on the surface of either the inner or outer wall 38b. The body 37b can optionally comprise several helical grooves along its surfaces, i.e. inner, outer or both.

[0029] Figur 6 viser en valgfri støttehylse 58 som omskriver legemet 37. Støttehylsen 58 kan være inkludert for å tilføye strukturell støtte til det bevegelseskompenserende organ 36, særlig belastning tangensialt på aksen AX. Støttehylsen 58 kan omfatte et enkelt rørformet organ eller flere elementer anordnet langs legemet 37. Hylsen 58 kan utgjøres av ethvert materiale som er i stand til å tilføre styrke til legemet 37, idet eksempler inkluderer stål, legeringer og komposittmaterialer. Hylsen 58 er fortrinnsvis i sin øver ende fastgjort til overflatebrønnhodet 32, til plattformen 22, til tilknytningsstrengen 34 mellom legemet 37 og overflatebrønnhodet 32, eller til en annen lignende struktur. Hylsen 58 kan valgfritt ved sin nedre ende være forankret til brønnhodet 30, tilknytningsstrengen 34 mellom legemet 37 og brønnhodet 30, eller en annen lignende struktur. [0029] Figure 6 shows an optional support sleeve 58 that circumscribes the body 37. The support sleeve 58 can be included to add structural support to the movement compensating body 36, especially load tangentially on the axis AX. The support sleeve 58 may comprise a single tubular member or several elements arranged along the body 37. The sleeve 58 may be made of any material capable of adding strength to the body 37, examples of which include steel, alloys and composite materials. The sleeve 58 is preferably attached at its upper end to the surface wellhead 32, to the platform 22, to the connection string 34 between the body 37 and the surface wellhead 32, or to another similar structure. The sleeve 58 can optionally be anchored at its lower end to the wellhead 30, the connection string 34 between the body 37 and the wellhead 30, or another similar structure.

[0030] I ett eksempel på bruk av den innretning som her er beskrevet, er fôringsrørstrengen 34 og det kompenserende organ 36 innfestet mellom havbunnsbrønnhodet 30 og overflatebrønnhodet 32, og strukket aksialt. Tilstrekkelig strekk i det kompenserende organ 36, 36a deformerer veggen 38, 38a elastisk, og øker tykkelsen av spalten/rommet 40, 52, hvilket i sin tur elastisk forlenger det kompenserende organ 36. Siden det kompenserende organ 36, 36a er elastisk deformert, kan det kompenserende organ 36, 36a komprimeres til en mindre langstrakt tilstand og kompensere for forlengelse av fôringsrørstrengen 34, på grunn av at det utsettes for høy temperatur. Valgfritt kan det faktiske strekk som påføres på fôringsrørstrengen 34 og det kompenserende organ 36, 36a overstige den påkrevde stabiliserende verdi for fôringsrørstrengen 34. Strekket i fôringsrørstrengen 34 kan således forbli ovenfor sin påkrevde verdi etter enhver reduksjon i strekkkraft som oppleves på grunn av kompresjonen av det kompenserende organ 36. [0030] In one example of use of the device described here, the casing string 34 and the compensating member 36 are fixed between the seabed wellhead 30 and the surface wellhead 32, and stretched axially. Sufficient tension in the compensating member 36, 36a elastically deforms the wall 38, 38a, and increases the thickness of the gap/space 40, 52, which in turn elastically elongates the compensating member 36. Since the compensating member 36, 36a is elastically deformed, can the compensating member 36, 36a is compressed to a less elongated state and compensates for the extension of the feed tube string 34, due to being exposed to high temperature. Optionally, the actual tension applied to the casing string 34 and the compensating member 36, 36a may exceed the required stabilizing value for the casing string 34. Thus, the tension in the casing string 34 may remain above its required value after any reduction in tensile force experienced due to the compression of the compensating body 36.

[0031] Det vises nå til fig.7, hvor et eksempel på en utførelse av en brønnhodeanordning 60 over en undersjøisk brønnboring 62 er vist i et partielt snittriss fra siden. Brønnhodeanordningen 60 inkluderer et produksjonsventiltre 64 for styring av produksjonsstrøm fra brønnboringen 62 og selektivt å muliggjøre avgang til inne i brønnboringen 62. Nedenfor produksjonsventiltreet 66 og satt i havbunnen 28 er det et ytre hus 66 som omskriver åpningen i brønnboringen 62. Et lederør 68 henger ned fra inne i det ytre hus 66 og en avstand inn i brønnboringen 62. En fôringsrørhenger 70 er vist landet i en indre omkrets av lederøret 68; idet fôringsrørhengeren 70 i sin tur bærer en streng av fôringsrør 72 vist ragende inn i brønnboringen 62. Sement 74 er vist i et nedre parti av et ringrom 75 dannet mellom fôringsrøret 72 og borehullet 62. Produksjonsrør 76 er anordnet koaksialt inne i fôringsrøret 72 og henger ned fra en produksjonsrørhenger (ikke vist) inne i brønnhodeanordningen 60. [0031] Reference is now made to fig. 7, where an example of an embodiment of a wellhead device 60 above a subsea wellbore 62 is shown in a partial sectional view from the side. The wellhead assembly 60 includes a production valve tree 64 for controlling production flow from the wellbore 62 and selectively enabling discharge to inside the wellbore 62. Below the production valve tree 66 and set in the seabed 28 is an outer housing 66 that circumscribes the opening in the wellbore 62. A guide pipe 68 hangs down from inside the outer casing 66 and a distance into the wellbore 62. A casing hanger 70 is shown landed in an inner circumference of the guide pipe 68; the casing hanger 70 in turn carries a string of casing pipe 72 shown projecting into the wellbore 62. Cement 74 is shown in a lower part of an annulus 75 formed between the casing pipe 72 and the borehole 62. Production pipe 76 is arranged coaxially inside the casing pipe 72 and hangs down from a production pipe hanger (not shown) inside the wellhead assembly 60.

[0032] Produserte fluider (ikke vist) fra formasjonen 80 i umiddelbar nærhet av borehullet 62 strømmer gjennom produksjonsrøret 76 til produksjonsventiltreet 64, som leder fluidene for oppsamling og prosessering. Det produserte fluid er typisk varmere enn fôringsrøret 72, og kan som sådan varme fôringsrøret 72 via varmeoverføring gjennom ringrommet 77 mellom produksjonsrøret 76 og fôringsrøret 72. Ringrommet 77 kan enkelte ganger inneholde fluider som fremmer varmeoverføringen til fôringsrøret 72. Som kjent, når det varmes opp, vil fôringsrøret 72 ekspandere termisk; og med nok aksial ekspansjon kan det utøve en oppoverrettet kraft mot hengeren 70. I utførelsen på fig.7 er et parti av fôringsrøret 72 fritt eller ustøttet, dvs. ikke omskrevet av sement 74. Når lengden av det frie fôringsrør er betydelig, så som 304,8 meter eller mer, kan det opptre tilstrekkelig aksial termisk ekspansjon til å flytte bort hengeren 70. I utførelsen på fig.7 er det vist et kompenserende organ 78 som deformeres aksialt som respons på termisk ekspansjon inne i fôringsrøret 70. Det kompenserende organ 78 er vist koblet på linje med fôringsrøret 72, i en lokalisering nedenfor der hvor fôringsrøret 72 er festet til hengeren 70. Det kompenserende organ 78 kan imidlertid være anordnet i enhver lokalisering langs partiet av fritt eller ustøttet fôringsrør 72 og nedenfor hengeren 70. Selv om et enkelt kompenserende organ 78 er illustrert, kan en flerhet av organer 78 være inkludert i fôringsrøret 72. I en eksemplifiserende utførelse er det kompenserende organ 78 i hovedsak det samme som de kompenserende organer beskrevet ovenfor og illustrert på fig.1-6. Figur 7 viser også en pakning 79 for isolering av det indre ringrom 77 mot trykk i brønnboringen 62. [0032] Produced fluids (not shown) from the formation 80 in the immediate vicinity of the wellbore 62 flow through the production tubing 76 to the production valve tree 64, which directs the fluids for collection and processing. The produced fluid is typically hotter than the feed pipe 72, and as such can heat the feed pipe 72 via heat transfer through the annulus 77 between the production pipe 76 and the feed pipe 72. The annulus 77 can sometimes contain fluids that promote the heat transfer to the feed pipe 72. As is known, when heated , the feed pipe 72 will expand thermally; and with enough axial expansion it can exert an upward force against the hanger 70. In the embodiment of fig.7, a part of the feed pipe 72 is free or unsupported, i.e. not circumscribed by cement 74. When the length of the free feed pipe is considerable, such as 304.8 meters or more, sufficient axial thermal expansion may occur to move away the hanger 70. In the embodiment of Fig. 7, a compensating member 78 is shown which deforms axially in response to thermal expansion within the feed pipe 70. The compensating member 78 is shown connected in line with the feed pipe 72, at a location below where the feed pipe 72 is attached to the hanger 70. However, the compensating member 78 may be arranged in any location along the portion of free or unsupported feed pipe 72 and below the hanger 70. Although a single compensating member 78 is illustrated, a plurality of members 78 may be included in the feed tube 72. In an exemplary embodiment, the compensating member 78 is essentially the same as the compensating organs described above and illustrated on fig.1-6. Figure 7 also shows a gasket 79 for insulating the inner annulus 77 against pressure in the wellbore 62.

[0033] Det vises nå til fig.8, hvor en alternativ utførelse av en brønnhodeanordning 60A er illustrert i et snittriss fra siden. Et undersjøisk ventiltre er ikke inkludert i dette eksempel, isteden rager et stigerør 82 oppover fra åpningen i brønnboringen 62A for å føre produksjonsfluid til ovenfor havets overflate. Lederøret 68A, som bæres på havbunnen 28, er innsatt i brønnboringen 62A for å holde fôringsrøret 72 inne i brønnboringen 62A. En slamlinjehenger 84 kobler den øvre ende av fôringsrøret 72 på den nedre ende av lederøret 68A. I likhet med utførelsen på fig.7 er sement 74 anordnet i et parti av ringrommet 75 mellom fôringsrøret 72 og den indre vegg i brønnboringen 62A, hvilket lar et omfang av fôringsrøret 72 være ustøttet. I den eksemplifiserende utførelse på fig.8 er en bevegelseskompensator 78 installert i seksjonen av ustøttede fôringsrør 72 og nedenfor slamlinjehengeren 84. Som sådan vil enhver aksial ekspansjon av fôringsrøret 72 i det ustøttede parti, så som gjennom oppvarming fra produksjonsfluider i produksjonsrøret 76, bli absorbert inne i bevegelseskompensatoren 78, og vil ikke skyve aksialt mot slamlinjehengeren 84. [0033] Reference is now made to fig. 8, where an alternative embodiment of a wellhead device 60A is illustrated in a sectional view from the side. A subsea valve tree is not included in this example, instead a riser 82 projects upwards from the opening in the wellbore 62A to carry production fluid to above the sea surface. The guide pipe 68A, which is carried on the seabed 28, is inserted in the wellbore 62A to hold the casing pipe 72 inside the wellbore 62A. A mud line hanger 84 connects the upper end of the feed pipe 72 to the lower end of the guide pipe 68A. Similar to the embodiment in Fig.7, cement 74 is arranged in a part of the annulus 75 between the casing pipe 72 and the inner wall of the wellbore 62A, which leaves an extent of the casing pipe 72 unsupported. In the exemplary embodiment of FIG. 8, a motion compensator 78 is installed in the section of unsupported casing 72 and below the mud line hanger 84. As such, any axial expansion of the casing 72 in the unsupported portion, such as through heating from production fluids in the production casing 76, will be absorbed inside the motion compensator 78, and will not push axially against the mudline hanger 84.

[0034] Én av fordelene som presenteres ved det kompenserende organ som her er beskrevet er at det kan utgjøres av et enkelt organ tildannet til en en-legeme konstruksjon. Dessuten, hver av utførelsene av det kompenserende organ som her presenteres, kan formes til en enkelt enhet. En-legeme konstruksjonen eliminerer ytterligere komponenter som kan komplisere fremstilling, så vel som å øke feilmodi og prosentandeler av feil. [0034] One of the advantages presented by the compensating body described here is that it can be made up of a single body formed into a one-body construction. Moreover, each of the embodiments of the compensating body presented herein can be formed into a single unit. The one-body design eliminates additional components that can complicate manufacturing, as well as increase failure modes and percentages of failure.

[0035] Oppfinnelsen skal derfor kun begrenses av omfanget av de vedføyde krav. [0035] The invention shall therefore only be limited by the scope of the appended claims.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Subsea device for conveying fluids from a subsea wellbore (31), characterized in that it comprises:

an outer tube inserted into an opening in the wellbore (31);

a hanger (70) mounted on a lower end of the outer tube;

a casing string (34) hanging down from the hanger (70) into the wellbore (31); and

an axially expandable and compensating member (36, 36a) disposed along a portion of the feed tube string (34) having a wall (38, 38a) with undulations (50) comprising a series of slits (40) along a length of the wall (38, 38a) alternately formed around an inner circumference and around an outer circumference of the wall (38, 38a), each slit (40) lies in a plane substantially perpendicular to an axis of the compensating member (36, 36a), the slit (40) forms a series of cantilevers along a length of the body which are bendable when the body is axially compressed and which are bendable when the body is axially extended, so that when the feed pipe (34) over the compensating member (36, 36a) is supported in tension, the body transmits the tension to the feed pipe (34) below the compensating member (36, 36a).

2. Subsea device according to claim 1,

characterized in that the compensating member (36, 36a) axially expands and contracts by a greater amount per linear increment than the feeding tube string (34).

3. Subsea device according to claim 1,

characterized in that the cantilevers in the wall (38, 38a) comprise annular foldable segments coaxially stacked along an axis of the compensating body (36, 36a).

4. Subsea device as specified in claim 3,

characterized by the fact that the foldable segments have an "S"-shaped cross-section.

5. Subsea device as stated in claim 1,

characterized in that the slits (40) in the wall (38, 38a) include helical grooves (54, 56).

6. Subsea device as stated in claim 1,

characterized in that it further comprises a support sleeve (58) which circumscribes at least a part of the compensating body (36, 36a, 36b) and which is free from the tension transmitted through the compensating body (36, 36a, 36b).

7. Subsea device as stated in claim 1,

characterized in that the outer pipe comprises a guide pipe (68) mounted in a wellhead housing arranged on the surface of the sea.

8. Subsea device as specified in claim 1,

c h a r a c t e r s i n that the outer tube comprises a guide tube (68) mounted to the surface of the sea and the hanger (70) is below a mud line on the sea bed.

9. Subsea device as set forth in any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a wellhead device (60) including a production valve tree (64) mounted on a wellhead housing.

10. Underwater device as stated in claim 9,

characterized in that the compensating member (36.36a) further comprises a set of threads on each end of the body to connect to upper and lower sections of the casing string (34) where the wall (38, 38a) has a greater thickness between the inner and outer diameter surfaces than parts of the body that contain the threads.